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石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)可靠性的原因及防治對策
近年來火電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術日益成熟，應用比較廣泛。應用該工藝的機組容量約占電站脫硫裝機總容量的90%，應用的單機容量已達1300MW。但是，由于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫（簡稱FGD）子系統(tǒng)比較多，F(xiàn)GD系統(tǒng)包括石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、擋板門密封空氣系統(tǒng)。SO2吸收系統(tǒng)、、石膏漿液脫水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行是經常會出現(xiàn)設備故障而影響FGD的運行可靠性。影響FGD系統(tǒng)可靠性的因素主要有設計條件、化學工藝過程、機械設備和運行管理，基于此提出相關的防治對策，全面提高FGD系統(tǒng)運行的可靠性。
FGD可靠性表示為裝置運行小時扣除裝置強迫將負荷和強迫帶負荷運行小時數(shù)的差值與實際要求裝置運行小時數(shù)之比。
影響FGD系統(tǒng)可靠性的因素
1.1脫硫系統(tǒng)實際條件對FGD系統(tǒng)可靠行的影響
1.1.1煙氣特性對脫硫系統(tǒng)可靠性的影響
褐煤燃燒產生的煙氣溫度通常比煙煤燃燒所產生的煙氣溫度高20-25%，而且褐煤燃燒產生的煙氣含水量比較高，給煙氣腐蝕創(chuàng)造了有利條件，因此對脫硫塔內襯防腐材料的要求也就很高。
1.1.2燃燒煤質對脫硫系統(tǒng)可靠性的影響
機組然用高硫煤所產生的煙氣二氧化硫濃度比較高，有的超出脫硫設計值。高硫煙氣的腐蝕性比較強，而且由于托流量大，脫硫效率高，產生大量的脫硫固體產物，需要增大設備容量，同時給固體副產物（脫硫石膏）的帶來一定的困難，所以要求的化學工藝參數(shù)比較高，任何設計失誤或設備容量、類型選擇不當都將影響脫硫系統(tǒng)的可靠性。如強制氧化裝置會由于設計不當造成氧化不充分，這不僅會發(fā)生結垢，還會影響脫硫效率和石膏純度，使脫硫裝置出力下降。
燃煤的灰分、氯化物含量高，將使煙氣中的飛灰含量和HCL含量增加，這些物質*終將進入循環(huán)吸收漿液。飛灰會增加漿液的磨損性，降低設備的使用壽命，飛灰?guī)霛{液中的AL3＋與F-形成的絡合物將會影響石灰石的活性，漿液中的CL-含量不僅會增加漿液的腐蝕性、影響石膏品質與材料選擇，而且影響石灰石的溶解度，從而影響脫硫效率。
1.2 工藝因素對FGD系統(tǒng)可靠性的影響
1.2.1亞硫酸鈣氧化程度對脫硫系統(tǒng)可靠性的影響
亞硫酸鈣氧化程度是石灰石濕法脫硫工藝重要的控制參數(shù)，亞硫酸鈣氧化不充分會在吸收塔內部構建表面迅速形成了大量黏附性很強的亞硫酸鈣/硫酸鈣硬垢，影響脫硫系統(tǒng)的性能和使用壽命。
對于低硫煤FGD系統(tǒng)能達到較好的氧化程度，而對于高硫煤、處理大煙氣量的FGD系統(tǒng)，往往會由于氧化裝置設計不合理，如反應罐直徑較大，氧化空氣分布不均。或反應罐區(qū)域的設備布置不合理等因素使氧化不充分，出現(xiàn)這種情況，仍會發(fā)生大量結垢，茍塊堵塞噴嘴、堵塞小口徑管道或結垢使管道流通面積減少的現(xiàn)象。這將導致脫硫系統(tǒng)故障頻發(fā)、事故停機或出力下將。此外，氧化不充分將影響脫硫效率、石灰石利用率和石膏品質等系統(tǒng)性能。
1.2.2 除霧器沖洗水對脫硫系統(tǒng)可靠性的影響
亞硫酸鈣/硫酸鈣硬垢堵塞除霧器引起了FGD系統(tǒng)可利用率下降。在利用脫硫回收水沖洗除霧器的系統(tǒng)特別要引起重視，必須確保沖洗水中的相對飽和度低于50%，才能避免由于沖洗水質量引起除霧器葉板結垢、堵塞，*終迫使脫硫裝置停運。
在回收水中不加一部分工業(yè)水通常是防治回收水中硫酸鈣相對飽和度較高的方法。即使沖洗水質量很好也不能完全保持除霧器葉板表面清潔，設計合理的除霧器沖洗范圍、沖洗持續(xù)時間和沖洗頻率是保持葉板清潔、避免堵塞的關鍵。從保持除霧器的清潔和可工作性而言，在運行期間，保持除霧器葉片表面濕潤比在線高壓水沖洗更為重要，因此，采用低水壓、較長的沖洗時間對保持除霧器葉片清潔是更為有效的措施。
當除霧器葉片上結垢或沖洗不徹底而大量沉積淤泥時，系統(tǒng)壓力將會明顯提高，所以通過檢測系統(tǒng)壓力將的變化，有助于把握除霧的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行處理。
另外，在運行管理中保持沖洗水壓力、流量、定時檢查沖洗閥門是否按程序控制的順序啟、閉，避免煙氣流量過大也是防治除霧器堵塞的重要措施。近年來發(fā)現(xiàn)一些FGD投運系統(tǒng)，運行人員不明白或不重視除霧器的沖洗作用，有的電廠甚至長時間沒有沖洗除霧器，造成除霧器堵塞和垮塌。令一方面由于除塵器運行效果不好，高濃度的煙氣進入到脫硫系統(tǒng)，造成大量煙塵積聚在除霧器上，正常的除霧器沖洗已達不到清洗效果，同時也超出了除霧器清洗范圍。隨著大量煙塵的積聚，*終導致除霧器葉片垮塌，將除霧器下部支撐損壞。
對于未安裝GGH的濕法脫硫系統(tǒng)，由于煙氣經除霧器后直接進入煙囪排放，除霧器運行效果不好，對下游設備在安全上具有一定的危害。由于排煙溫度不叫低，煙氣擴散能力較弱，將直接導致煙氣攜帶的石膏漿液液滴在煙囪附近落地，形成所謂的“石膏雨”現(xiàn)象。當氣溫較低時，會出現(xiàn)白囪現(xiàn)象。
1.2.3 漿液氯化物濃度對脫硫系統(tǒng)可靠性的影響
漿液對金屬材料造成腐蝕損壞的主要原因是氯化物濃度、pH值和溫度，其中氯化物濃度變化范圍*寬，給金屬防腐材料的選擇帶來的困難，成為由于材料損壞而使FGD系統(tǒng)可利用率的主要原因之一。隨著對這種環(huán)境中漿液腐蝕特點和材料特性認識的提高，通過選擇適當?shù)慕Y構材料和安裝過程中嚴格控制內襯和焊接質量，新建FGD系統(tǒng)已基本消除由于漿液CL-濃度而降低系統(tǒng)的可利用率。
1.3 機械設備1.4 對系統(tǒng)可靠性的影響
1.3.1 煙氣系統(tǒng)設備對系統(tǒng)可靠性的影響
1.3.1.1 增壓風機
增壓風機主要是為了克服吸收塔及相關設備阻力而設置的煙氣增壓設備，布置于FGD系統(tǒng)上的游側，要求增壓風機必須滿足脫硫塔正常穩(wěn)定運行。
1.3.1.2 煙道
輸送高溫煙氣和低溫煙氣的工作環(huán)境有很大差別，輸送高溫煙氣的入口煙道就FGD系統(tǒng)可靠性來說，沒有特殊的技術要求。但是，輸送低溫煙氣的煙道和輸送脫硫后的低溫濕煙氣的煙道，應分別根據(jù)所處的腐蝕環(huán)境選擇合適的防腐材料、設計合適的疏水排放設施。特別是靠近吸收塔入口的干濕交界處的煙道處于嚴酷的腐蝕環(huán)境，其特點是高溫、干/濕交替、煙道表面有沉積物和含有高濃度的氯化物。
現(xiàn)FGD系統(tǒng)均設有旁路煙道，目的是減少FGD系統(tǒng)對發(fā)電機組可靠性的影響。目前FGD系統(tǒng)都是一爐一塔，或是二爐一塔，而且都是采用橡膠與樹脂內襯為主要防腐材料，在機組啟動或鍋爐燃燒不穩(wěn)定投油時，是不允許投運FGD系統(tǒng)的，從確保機組安全穩(wěn)定運行來說，還必須設置旁路煙道。
燃煤產生的煙氣是酸性的，由于脫硫后煙氣的溫度遠低于鍋爐額定排放溫度，一般都在酸露點以下，對煙囪內壁均有不同程度的腐蝕，因此選擇適當?shù)臒焽鑳缺诜栏牧鲜呛苤匾摹?/span>
1.3.1.3 擋板
FGD系統(tǒng)的擋板的主要是起隔離作用，當機組處于運行狀態(tài)，F(xiàn)GD被迫停運時，煙氣旁路擋板開啟，使煙氣直接排向煙囪，確保機組能安全運行。因此，確保煙氣旁路擋板開關的靈活性，可靠性，對于保證FGD系統(tǒng)和機組的安全穩(wěn)定運行是至關重要的。
擋板常發(fā)生的故障是葉片與擋板框架卡澀，或葉片轉軸、軸承銹蝕而動作失靈；煙道底部積灰使擋板門開關不到位；煙道變形，使擋板開關不到位，影響嚴密性；運行中擋板門位移，限位開關動作，發(fā)出擋板門關閉信號致使系統(tǒng)事故停機。煙氣旁路擋板由于長期不操作，發(fā)生拒動的可能性較大。
1.3.1.4 漿液循環(huán)泵
漿液循環(huán)泵是FGD系統(tǒng)中關鍵設備，輸送介質中石膏固相物以及高含量的CL-的腐蝕，對泵的使用壽命、運行效率、安全可靠性及檢修維護的方便等要求都很高。吸收塔循環(huán)漿液固液雙相介質，漿液中大約有20%的石灰石和石膏固體，同時，煙氣在循環(huán)過程中形成的硫酸、鹽酸等酸性混合物，這種高速流動且成分復雜的介質對漿液泵的用材提出了苛刻的要求。漿液循環(huán)泵過流部件的耐蝕、耐磨性能是決定泵使用壽命的重要指標。
目前FGD系統(tǒng)運行中，漿液循環(huán)泵出現(xiàn)故障的幾率也是比較高的，進口漿液循環(huán)泵比國產的要好些。葉片頂部均呈鋸齒溝狀，*深處可達4cm,葉片根部稍好一些，但葉片整體變薄，腐蝕、沖刷現(xiàn)象特別嚴重，同時泵殼體也有不同程度的腐蝕，漿液循環(huán)泵目前已無法運行。
造成這種現(xiàn)象的原因是，除塵器處理效果達不到設計要求，煙氣中夾帶的高濃度煙塵進入循環(huán)漿液中，加重了對漿液循環(huán)泵葉片的從刷、磨損。另外，由于脫硫系統(tǒng)pH計指示不準或不顯示，脫硫系統(tǒng)不排除有時在較強酸性條件下運行，漿液中夾帶的高濃度煙塵對漿液循環(huán)泵的葉片產生從刷、磨損非常嚴重，迫使脫硫系統(tǒng)停運、
此問題必須引起相關管理者的重視，制定相關措施，全面提高FGD運行的可靠性。
1.3.1.5 漿液管道
石灰石漿液管道均為襯膠管道，其主要目的是防止?jié){液中CL-、硫酸、亞硫酸、F-等對漿液輸送管道的腐蝕。造成脫硫系統(tǒng)管道襯膠脫落這種現(xiàn)象的主要原因是管道防腐施工質量不過關和管道冷壁效應。。襯膠層表面和襯覆壁面外側的溫度差所形成的溫度加速了襯膠鼓泡的形成，也就是所謂的“冷壁效應”。
管道襯膠層都是屬于具有半滲透的防護層，這些防護層失效的一個原因是水分滲透至襯層和管道基體之間造成陳膠層脫落，另外，管道防腐施工質量不過關也是致使管道襯膠脫落的一個主要原因。施工中任何疏忽都可能導致管道襯膠的脫落，如基體砂眼的處理達不到要求、噴砂除銹不徹底等。由于管道襯膠破損，必須對其進行處理，確保FGD運行可靠性。
1.4 吸收塔設備1.5 對系統(tǒng)可靠性的影響
目前FGD系統(tǒng)基本上是一爐一塔或是二爐一塔，隨著技術的進步，多爐一塔已成為第三代FGD系統(tǒng)的發(fā)展方向，因此，對吸收塔設備的可靠性提出了更高的要求。
吸收塔設備的主要故障是內襯損壞，塔壁穿孔漏漿；噴嘴堵塞和磨損；固定管網式氧化布氣管堵塞；如果氣管固定件松動、脫落，氣管將抖動，甚至折斷；吸收塔漿液循環(huán)泵過流件磨損；液柱塔噴管磨穿以及除霧器堵塞。
1.6 吸收劑漿液設備1.7 對系統(tǒng)可靠性的影響
FGD系統(tǒng)石灰石漿液制備有的選用球磨機，盡管濕磨制備吸收劑漿液具有較好的經濟效益，球磨機也是電廠熟悉的設備，但是，濕磨制漿系統(tǒng)仍是FGD系統(tǒng)故障率較高的設施，設備噪聲比較大，磨損比較嚴重，給FGD的穩(wěn)定運行帶來一定的隱患。
1.6 固體副產物處理設備對系統(tǒng)可靠性的影響
FGD固體副產物（脫硫石膏）處理設備由一級脫水設備、二級脫水設備一級三級脫水設備組成。
一級脫水設備可一般選用水力旋流器，雖然一級脫水設備可以中斷數(shù)小時而不會限制FGD系統(tǒng)運行，但通常這種設備必須24h連續(xù)工作。水力旋流器由于投資成本低、占地少、濃縮率高以及可靠性較高而被廣泛應用于FGD系統(tǒng)中。這種裝置沒有運動部件，主要故障是旋流分離器內襯磨損。另外，旋流分離器的漿液分配罐和溢流漿罐以及與其相連的管道可能會出現(xiàn)結垢。
二級脫水設備通常采用真空皮帶脫水機，真空皮帶脫水機常發(fā)生的缺陷是皮帶和布帶走偏，由于固體副產物脫水性能惡化或操作不當造成濾餅含水量偏高而堵塞下料斗；當布帶有破裂時，將造成濾液含固量增加甚至堵塞濾液接受罐；當石膏脫水性能差或布帶刮板調整不好時，布帶上會粘附過多的石膏，造成堵塞濾餅沖洗水罐、泵以及先關的管道。
三級脫水設備是對固體副產物進行穩(wěn)定化和固定化處理的設施，目前的FGD系統(tǒng)還沒有這類固體廢渣處理設備。少數(shù)然用低煤機組的FGD系統(tǒng)，由于脫硫石膏日產量較低或由于所處地理位置不允許作廢棄處理，對脫硫后的全部石膏進行脫水處理，直接外銷。相當一些FGD系統(tǒng)由于缺乏脫硫石膏市場，僅能回收部分脫硫石膏，部分或大部分石膏排至貯灰場。但必須對填埋坑做防滲處理，如不做防滲處理，勢必造成二次污染，這些不規(guī)范、不符合環(huán)保政策的行為，將被日益嚴格的環(huán)境保護法規(guī)所禁止。因此，電廠應用長遠目光，積極開拓脫硫石膏再利用市場，盡早考慮符合環(huán)境的脫硫廢渣處理方法，或留有場地，在適當?shù)臅r候增建適當?shù)奶幚碓O備。
1.7 運行管理對FGD系統(tǒng)可靠性的影響
由于FGD子系統(tǒng)比較多，設備比較復雜，要求運行人員必須熟練掌握各設備性能和操作方法，提高對突發(fā)事件的處理能力。如果運行人員不能不能嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，必將對FGD運行的可靠性帶來影響。
二 防治對策
2.1 設計條件的防治對策
2.1.1 對于然用高硫煤的FGD系統(tǒng)，特別要注意液氣比，吸收塔內煙氣分布均勻性，反應罐體積（漿液固體停留時間），氧化裝置的選型、氧化風機容量等參數(shù)，防治供應商為片面追求經濟利益，選取了裕度較小甚至偏低的設計參數(shù)，為日后FGD系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行留下隱患。
脫硫裝置的主要部件選定國外進口設備，一是保證了脫硫系統(tǒng)能高效、穩(wěn)定運行，二是延長脫硫裝置的使用壽命，提高FGD系統(tǒng)可靠性。其它設備選用國產設備，在滿足脫硫系統(tǒng)的工藝要求前提下，部分設備國產化，在一定程度上降低了工程造價。 2.1.3 FGD系統(tǒng)采用微處理器為基礎的先進的分散式控制系統(tǒng)DCS，并有完善的保護系統(tǒng)，一確保在危急工況下自動安全停機或人工進行停機。 2.1.4 嚴格按照質量管理體系規(guī)定的各環(huán)節(jié)質量控制程序，確保施工、安裝工程質量。 2.2 化學工藝因素的防治對策 2.2.1 提高亞硫酸鈣氧化程度 吸收塔采用空塔運行，采用強制氧化工藝，消除塔內結垢對脫硫裝置穩(wěn)定運行的威脅。一個設計較好的FGD系統(tǒng)，其強制氧化程度應接近100%。 2.2.2 提高除霧器運行效果 2.2.2.1 加強除霧器壓差監(jiān)視，合理控制除霧器沖洗水量和沖洗頻次，提高沖洗水水質，避免除霧器結垢而FGD系統(tǒng)運行。 2.2.2.2 應盡量避免開啟或部分開啟煙氣旁路擋板運行，避免因煙氣再循環(huán)引起的FGD煙氣量變化導致的吸收塔煙氣流速升高，而影響FGD系統(tǒng)運行效果。 2.2.2.3 避免一級除霧器沖洗水量的過大或過小，二級除霧器后沖洗頻次及水量越低越好。 2.2.2.4 保證除塵器處理效果，減輕脫硫系統(tǒng)除霧器沖洗負擔。同時也減輕設備磨損。 2.3 機械設備上的防治對策 2.3.1 提高煙道內襯的防腐質量 根據(jù)高溫煙道和低溫煙道所處的環(huán)境條件，選擇合理的防腐材料，提高煙道內襯的防腐質量，防止煙道長期被腐蝕而影響FGD安全運行。根據(jù)實際情況，選擇耐高溫的FRP材料，乃高溫的鱗片樹脂涂料和耐熱改性聚脲等防腐材料進行煙道內壁防腐，以達到防腐目的。 2.3.2 定期運行煙道旁路擋板開關試驗 旁路擋板要求FGD系統(tǒng)正常運行時能隔斷原煙氣向凈煙氣側漏泄，當FGD系統(tǒng)發(fā)生故障停運時，能及時、迅速開啟旁路擋板，確保不影響發(fā)電機組的正常運行。 煙氣旁路擋板卡澀的主要原因是用材不當，因銹蝕而引起卡澀。因此，處于低溫腐蝕環(huán)境的擋板不僅葉片、轉軸和密封片要采用耐腐蝕合金，擋板的框架也應采用與葉片相同耐腐蝕合金作結構材料。葉片轉軸的軸封設計應能防止腐蝕氣體和煙塵等固體顆粒物進入軸承中。為確保旁路擋板操作的可靠性，可將葉片分成2-3組，由各自獨立的操作機構進行操作，以降低事故時不能開啟的風險。在鍋爐低負壓時時，試轉擋板門，避免長期不操作轉到部件卡死。*好定期，如每周或每天開啟一次旁路門。如果擋板采用電動操作機構，操作電源應絕對可靠；如果采用氣動操作機構，應就地設置一定容量的氣罐，在空壓機停止供氣的情況下也能迅速開啟旁路擋板。 2.3.3 吸收塔設備2.3.4 的防治對策 合理選擇耐腐蝕、耐磨損材料，有適當?shù)膫溆萌萘俊ＴO計合理的除霧器，保證除霧器有效運行。 為確保漿液循環(huán)泵的可靠性，建議使用合金泵。合金泵結構簡單，壽命長，維修量小。 2.3.5 吸收劑漿液設備2.3.6 防治對策 從FGD系統(tǒng)管理角度來說，在有可靠石灰石粉供應的情況下，還是選擇外購石灰石粉為好一是減少了球磨機濕磨設備二是降低了設備噪聲。 2.3.7 固體副產物處理設備2.3.8 的防治對策 對于一級脫水設備通常采用聚氨酯樹脂內襯，降低設備的磨損和腐蝕。旋流分離器的進漿閥必須采用耐勞腐蝕、耐磨損的材質，降低或減輕閥芯腐蝕、磨損或生銹卡澀的故障機率，確保設備安全、穩(wěn)定運行。 嚴格執(zhí)行二級脫水設備的操作規(guī)程，定期巡檢設備，對皮帶和布帶定期維護，確保二級脫水設備在設計工況下運行。如有可能，取消濾餅沖洗水罐，改用工業(yè)水沖洗濾餅。 2.4 FGD系統(tǒng)運行管理的防治對策 2.4.1 加強對運行人員的技術培訓，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程和相關制度，充分發(fā)揮質量管理體系的職能作用。 2.4.2 加強對脫硫設施的維護，盡可能的減少設備的磨損、結垢、腐蝕，防治因此而引起脫硫設施停運事件。 2.4.3 加強煙氣排放在線檢測系統(tǒng)的維護，并定期進行設備定量檢定，確保煙氣排放在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。 2.4.4 加強脫硫副產品脫硫石膏的管理工作，并做好脫硫副產品脫硫石膏不能及時外運的事件處理方案。 2.4.5 做好除塵脫硫設施備品備件的管理工作，保證設施故障時及時處理。 2.4.6 同行業(yè)間的經驗交流，互通有無，全面提高FGD系統(tǒng)運行的可靠性。
2.1.2 對于脫硫系統(tǒng)容易損耗、磨損或出現(xiàn)故障并因此影響裝置運行性能的所有設備（例如吸收塔噴嘴、泵等），均設計成易于更換、檢修和維護。對于FGD系統(tǒng)中磨損嚴重的部件如吸收塔噴嘴、除霧器、除霧器沖洗系統(tǒng)、吸收塔攪拌設備，所有接觸漿液的水力旋流器組等設計選用進口設備。
